[发明专利]一种光通信系统非线性简化建模及模型系数自适应获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及非线性建模技术，尤其涉及一种光通信系统非线性简化建模及模型系数自适应获取方法。

背景技术

为了对设备传输性能或敏感效应进行评估和预测，通常需要获得设备的频率特性，因而亟需对设备信号特性进行精确建模。目前通常对于低成本光传输系统的频率特性建模或者仅考虑接收系统的线性特性，或者利用维特拉级数对所有非线性分量进行描述。前者由于低成本光传输系统中涉及到饱和放大、平方律探测、调制啁啾等因素的影响，系统的频率特性往往不能简单的用线性方法来描述，忽略了系统的非线性特性，造成系统的频率特性描述不准确，无法为后续的估计或者测量提供支撑。后者虽然考虑了非线性特性，但传统用来描述非线性特征的维特拉级数涉及多个高次多项式，若系统的记忆性较长，则需要确定大量的多项式系数，对后续多项目系数获取提出了过高的要求，从而大大提升了基于该具有长记忆性的复杂多项式描述的非线性均衡或非线性信道测量的复杂度。因此需要对系统非线性来源进行分析，选择合理的非线性近似，在保证准确度的前提下，简化非线性描述方程。同时提出一种低算法复杂度的非线性项系数更新方法，能同时获得系统传输模型的线性和非线性项系数，以准确建立不同直接探测光纤通信系统的非线性模型。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种光通信系统非线性简化建模及模型系数自适应获取方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种光通信系统非线性简化建模及模型系数自适应获取方法，包括以下步骤：

1)通过直接探测的光通信系统接收信号,接收到的信号表示如下：

其中，s(t)是传输的光信号，A为直流偏置，h(t)是光纤的脉冲响应，其频率响应可以表示为H(f)＝exp(-jπDλ²Lf²/c)，其中，D为光纤色散，λ为光波长，f是相对于光载波的频率偏移，L是光纤长度，c为真空中光速；

2)对接收到的信号r(t)进行根号项的泰勒级数展开如下：

由于s(t)为实数，所以s(t)＝s^*(t),频域中等效的传递函数H_eq(f)＝cos(πDλ²Lf²/c)；

从上式中可以看到经过平方律探测之后，接收到的信号包括直流分量，线性分量和非线性分量。通常对于直接探测而言幅度调制为主，因而直流偏置A较大，因此二阶非线性分量的影响远大于其他阶数的分量；

借助于维特拉级数理论，可以将系统总体响应简化，表示成多次项乘积和的形式如下：

上式右边一次项和表示系统的线性响应，二次项、三次项及其余多次项和表示系统的非线性失真；

x(i),y(i)分别为系统输入和输出信号，h_k(i)，h_kl(i),h_klm(i)为线性项系数、二阶非线性项、三阶非线性项系数，N为系统记忆长度；

通过以上分析，对于直接探测系统而言，二阶非线性分量为主要的非线性来源，因此维特拉级数可以简化如下模型：

其中，h_k(i)为线性项系数、h_l(i)为二阶非线性项系数，N为系统线性记忆长度，NL为系统非线性记忆长度；

3)获取上式模型各非线性项系数：传统的多模算法基于的统计学规律为接收信号的星座点分布在半径不同的圆上，而本发明提出基于改进级联多模算法，利用发送信号星座点分布在不同的方形区域四条边上的统计规律修正了传统的多模算法，将依赖收敛半径的单一的误差函数转变成正交的两个误差函数，从而提高了估计性能；

其误差函数表示如下：

ε_I＝||||y_I(i)|-Am₁|-Am₂|...-Am_n-1|-Am_n

ε_Q＝||||y_Q(i)|-Am₁|-Am₂|...-Am_n-1|-Am_n(4)

其中：

y_I(i)＝real(y(i))

y_Q(i)＝imag(y(i))